一種高速線材軋機用導衛輥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于硬質合金生產領域，尤其涉及一種高速線材乳機用導衛輥及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的高速發展，鋼鐵行業得到了很快的發展，作為高速線材乳機在乳制過 程中所使用的導衛輥，在工作過程中，導衛輥直接與乳件接觸，其工作環境及其惡劣，要承 受高溫、沖擊、摩擦、腐蝕等物理與化學作用，因此導衛輥必須滿足：（1)具有足夠的高強度 和鋼度，由于鋼材通過導衛輯時的線速度高達50m/s以上，所以其沖擊動能很大，若零件的 強度不高，就極易在沖擊作用下產生斷裂，影響鋼材乳制；（2)具有較高的硬度和紅硬性；
[3] 具有良好的耐磨性和耐腐蝕能力。
[0003] 導衛輥的制造材料從碳鋼逐漸發展為各類合金鋼、高速鋼、甚至于硬質合金，其使 用效果及耐用度等方面雖然有所提高，但其硬度、耐高溫性、耐腐蝕性及其高溫穩定性、耐 氧化性、抗阻尼性等方面都存在一定的局限性。為此，尋找資源豐富、價格低廉，且能夠滿足 其使用要求的合理材料，受到越來越多相關研究人員的關注。
【發明內容】
[0004] 本發明針對上述現有技術存在的不足，提供一種高速線材乳機用導衛輥及其制備 方法。
[0005] 本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高速線材乳機用導衛輥，其成分 按重量百分比計為：
[0006]
[0007] 優選地，一種高速線材乳機用導衛輥，其成分按重量百分比計為：
[0008]
〇
[0009] 其中，所述的 Si3N4的指標為：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游離Si < 0? 5%。
[0010] 上述所述導衛輥的制備方法，步驟如下：
[0011] (1)將 85. 0-92. 0 % Si3N4、2. 0-5. 0 % AL2〇3、l. 5-2. 5 % Y203、0. 2-0. 8 % La203、 0. 2-0.5 % Zr02、0.2-0.3 % Ce02、1.0-2.0 % Mo、0.5-1.0 % Mg0、1.0-2.0 % Fe203和 1. 0-1. 5% Si(yt確稱重，裝入300L球磨機中，球料比為4:1，加入50-60L去離子水和15kg 成型劑，球磨32h后，過320目篩，用BP-300A型閉式循環噴霧干燥塔，蒸干制粒后備用；
[0012] ⑵稱取步驟⑴的備用料裝入模具中，在壓力250MPa/cm2的壓力下壓制成型；
[0013] (3)將壓制好的毛坯放入氫氣脫膠爐中，400°C保溫2h，脫除成型劑；
[0014] (4)將步驟（3)的毛坯放入真空加壓燒結爐內，3h升至900°C保溫30min，4h升至 1350°C保溫30min，6h升至1550-1650°C并通入氮氣加壓至5MPa，保溫保壓90-120min，完 成加壓燒結；
[0015] (5)真空加壓燒結爐降溫至100°C以下，將工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0016] 其中，所述的成型劑為5wt%的聚乙烯醇。
[0017] 本發明的有益效果是：
[0018] 1、氮化硅是一種超硬材質，本身具有自潤性且耐磨損，在高溫下強度和硬度下降 小，具備耐氧化、耐腐蝕及抗熱震性、摩擦系數低、低阻尼等優良的綜合性能。氮化硅是一種 強共價鍵化合物，自擴系數小，致密化所需的體制擴散和晶界擴散速度很小，因而難以燒結 致密。本發明通過加入適量的燒結助劑，使其在高溫下與Si 3N4發生固溶，形成固溶液相，以 求達到致密燒結。
[0019] 2、本發明添加稀土氧化物和AL203能顯著改善Si 3N4的燒結活性，利用液相燒結原 理使其達到致密，極大提高Si3N 4的高溫力學性能，因而能滿足導衛輥所需的各項性能。
[0020] 3、本發明采用資源豐富的硅作為主要材料，通過氮化生成的氮化硅（Si3N 4)作為 硬質相，同時加入AL203、Y20 3、La203、Zr02、Mo、Mgo、Si02等燒結助劑，使其在高溫下與Si 3N4 形成固溶液相，促使達到燒結致密，提高了材料的各項性能，制備出高強度、高硬度、高耐磨 性、高抗氧化性、高抗磨損性、高耐腐蝕性及抗熱震性和低摩擦系數、低密度、低阻尼的優良 導衛輥，取代傳統的合金鋼、高速鋼及WC-Co類產品，節約了成本，提高了乳制效率，保證了 乳制質量。
[0021] 表1為本發明制得的導衛輥與其他材質的導衛輥的性能對照表。
[0022] 表 1
[0023]
【具體實施方式】
[0025] 以下結合實例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并 非用于限定本發明的范圍。
[0026] 實施例1
[0027] -種高速線材乳機用導衛輥，其成分按重量百分比計為：
[0028] SI；tN4 88:, 5% AL20, 4.側 Y:,0、 2.&% U2(h 0. 5% Zr02 0. 3% LcO, 0. 2% Mo 1,5% MgU 0. 5% Fe：0, 1.51 Si02 1.機 。:
[0029] 其中，所述的 Si3N4的指標為：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游離Si < 0? 5%。
[0030] 上述所述導衛輥的制備方法，步驟如下：
[0031] (1)將 88. 5% Si3N4、4. 0% AL203、2. 0% Y203、0. 5% La203、0. 3% Zr02、0. 2% Ce02、 1. 5% Mo、0. 5% Mg0、l. 5% Fe203和1. 0% 5丨02混合，裝入300L可傾斜球磨機中，球料比為 4:1，加入50-60L去離子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，過320目篩，用BP-300A 型閉式循環噴霧干燥塔，蒸干制粒后裝桶備用；
[0032] (2)稱取步驟⑴的備用料裝入模具中，在壓力250MPa/cm2的壓力下壓制成型；
[0033] (3)將壓制好的毛坯放入氫氣脫膠爐中，400°C保溫2h，脫除聚乙烯醇；
[0034] (4)將步驟（3)的毛坯放入真空加壓燒結爐內，3h升至900°C保溫30min，4h升至 1350°C保溫30min，6h升至1550-1650°C并通入氮氣加壓至5MPa，保溫保壓90-120min，完 成加壓燒結；
[0035] (5)真空加壓燒結爐降溫至100°C以下，將工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0036] 實施例2
[0037] -種高速線材乳機用導衛輥，其成分按重量百分比計為：
[0038] Si3N4 SS, 0% AL:.0? S. 0% Y20 10% :L眺 0 . 8 % 7r0, 0.5% GeO：2 0.2% Mo 2. 0% MgO 10% Fe辦t.0% Si02 1.5% ,
[0039] 其中，所述的 Si3N4的指標為：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游離Si < 0? 5%。
[0040] 上述所述導衛輥的制備方法，步驟如下：
[0041] (1)將 85. 0% Si3N4、5. 0% AL203、2. 0% Y203、0. 8% La203、0. 5% Zr02、0. 2% Ce02、 2. 0% Mo、l. 0% Mg0、2. 0% Fe203和1. 5% 3102準確稱重，裝入300L可傾斜球磨機中，球料 比為4:1，加入50-60L去離子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，過320目篩，用 BP-300A型閉式循環噴霧干燥塔，蒸干制粒后裝桶備用；
[0042] (2)稱取步驟⑴的備用料裝入模具中，在壓力250MPa/cm2的壓力下壓制成型；
[0043] (3)將壓制好的毛坯放入氫氣脫膠爐中，400°C保溫2h，脫除聚乙烯醇；
[0044] (4)將步驟（3)的毛坯放入真空加壓燒結爐內，3h升至900°C保溫30min，4h升至 1350°C保溫30min，6h升至1550-1650°C并通入氮氣加壓至5MPa，保溫保壓90-120min，完 成加壓燒結；
[0045] (5)真空加壓燒結爐降溫至100°C以下，將工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0046] 實施例3
[0047] -種高速線材乳機用導衛輥，其成分按重量百分比計為：
[0048] Si3N4 92. 0% AL20： 2. 0% Y20, 1. 8% u2(h：〇. n Zr02 0,2% CeO 0. 3% Mo 1. 0% MgO： a. 5% Fe20； 1.鄉 Si02 l._ :。
[0049] 其中，所述的 Si3N4的指標為：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游離Si < 0? 5%。
[0050] 上述所述導衛輥的制備方法，步驟如下：
[0051] (1)將 92. 0% Si3N4、2. 0% AL203、1. 8% Y203、0. 2% La203、0. 2% Zr02、0. 3% Ce02、 1. 0% Mo、0. 5% MgO、l. 0% Fe203和1. 0% 3102準確稱重，裝入300L可傾斜球磨機中，球料 比為4:1，加入50-60L去離子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，過320目篩，用 BP-300A型閉式循環噴霧干燥塔，蒸干制粒后裝桶備用；
[0052] (2)稱取步驟⑴的備用料裝入模具中，在壓力250MPa/cm2的壓力下壓制成型；
[0053] (3)將壓制好的毛坯放入氫氣脫膠爐中，400°C保溫2h，脫除聚乙烯醇；
[0054] (4)將步驟（3)的毛坯放入真空加壓燒結爐內，3h升至900°C保溫30min，4h升至 1350°C保溫30min，6h升至1550-1650°C并通入氮氣加壓至5MPa，保溫保壓90-120min，完 成加壓燒結；
[0055] (5)真空加壓燒結爐降溫至100°C以下，將工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0056] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種高速線材乳機用導衛輥，其特征在于，其成分按重量百分比計為：2. 根據權利要求1所述的高速線材乳機用導衛輥，其特征在于，其成分按重量百分比 計為：3.根據權利要求1或2所述的高速線材乳機用導衛輥，其特征在于，所述的Si 3N4的指 標為：粒度<〇? 5ym，含有Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8%和游離Si < 0? 5%。4. 一種高速線材乳機用導衛輥的制備方法，其特征在于，步驟如下： (1)將85. 0-92. 0% Si3N4、2. 0-5. 0% AL203、I. 5-2. 5% Y203、0. 2-0. 8% La203、0. 2-0. 5% Zr02、0. 2-0. 3% Ce02、l. 0-2. 0% Mo、0. 5-1. 0% MgO、l. 0-2. 0% Fe2O3和I. 0-1. 5% SiOJt 確稱重，裝入300L球磨機中，球料比為4:1，加入50-60L去離子水和15kg成型劑，球磨32h后，過320目篩，用BP-300A型閉式循環噴霧干燥塔，蒸干制粒后備用； (2) 稱取步驟（1)的備用料裝入模具中，在壓力250MPa/cm2的壓力下壓制成型； (3) 將壓制好的毛坯放入氫氣脫膠爐中，400°C保溫2h，脫除成型劑； (4) 將步驟（3)的毛坯放入真空加壓燒結爐內，3h升至900°C保溫30min，4h升至 1350°C保溫30min，6h升至1550-1650°C并通入氮氣加壓至5MPa，保溫保壓90-120min，完 成加壓燒結； (5) 真空加壓燒結爐降溫至KKTC以下，將工件取出，加工、磨削加工得成品。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的成型劑為5wt%的聚乙烯醇。
【專利摘要】本發明屬于硬質合金生產領域，尤其涉及一種高速線材軋機用導衛輥及其制備方法。本發明采用資源豐富的硅作為主要材料，通過氮化生成的氮化硅(Si3N4)作為硬質相，同時加入AL2O3、Y2O3、La2O3、ZrO2、Mo、MgO、SiO2等燒結助劑，使其在高溫下與Si3N4形成固溶液相，促使達到燒結致密，提高了材料的各項性能，制備出高強度、高硬度、高耐磨性、高抗氧化性、高抗磨損性、高耐腐蝕性及抗熱震性和低摩擦系數、低密度、低阻尼的優良導衛輥，取代傳統的合金鋼、高速鋼及WC-Co類產品，節約了成本，提高了軋制效率，保證了軋制質量。
【IPC分類】C22C1/05, C22C29/16
【公開號】CN105132780
【申請號】CN201510505769
【發明人】孫浩斌, 孫積海, 蔡世巖, 趙忠志
【申請人】蓬萊市超硬復合材料有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月17日